Ремонтируем светодиодную гирлянду



В продолжение ранее опубликованной у нас статьи на тему ремонта «ламповых» новогодних гирлянд хочется поделиться также и опытом ремонта их современных, светодиодных вариантов. В целом многие из предложенных в предыдущей статье советов справедливы и для этого вида гирлянд, однако вместе с тем у них есть и своя, довольно хорошо выраженная специфика.

Главным конструктивным отличием является то, что в отличие от лампочек, которые как правило устанавливаются в патроны, откуда их можно вынимать и вставлять обратно, светодиоды являются несъёмными. Они припаяны к проводам гирлянды, после чего затянуты в одну или две термоусадочные трубки (как минимум одна из которых – прозрачная). Питаются светодиодные цепи постоянным (пульсирующим) током, следовательно гирлянда обязательно содержит выпрямитель (часто совмещённый с контроллером световых эффектов).

Кроме этого, один или несколько светодиодов в каждой цепи содержат так называемые балластные резисторы, ограничивающие рабочий ток. Резистор припаивается к одной из ножек светодиода и затягивается в общую с ним термоусадочную трубку. Кстати, в отличие от лампочек, практически все «гирляндные» светодиоды рассчитаны на один и тот же рабочий ток (в пределах от 20 до 40 мА), независимо от их цвета и количества диодов в цепи. Это позволяет набирать в одну цепь светодиоды разных типов. Однако падение напряжения на кристаллах разного цвета отличается и составляет:

  • от 1,5 до 2,5В для красных и жёлтых светодиодов
  • от 2 до 3В для зелёных светодиодов
  • от 3 до 3,5В для синих, белых и ультрафиолетовых светодиодов

Таким образом, предельное количество диодов в одной цепи зависит от их цвета и может составлять от 60 до 150. Однако на практике это ограничение не очень существенно, так как в большинстве ширпотребных гирлянд одна цепь содержит не более 50-60 источников света.

Как мы знаем, теоретически светодиоды имеют очень большой срок службы, доходящий до 100 000 часов. Именно на этом основании их и делают несъёмными, считая, что их срок службы будет выше, чем у гирлянды в целом. Однако практика показывает, что в реальности это бывает не совсем так, особенно когда светодиоды запитываются не от полноценного драйвера со стабилизацией тока, а от простой последовательной цепи с токоограничивающим резистором, включаемой прямо в сеть 220В. Особенно «капризными» зарекомендовали себя наиболее современные кристаллы синего, изумрудно-зелёного, белого и ультрафиолетового цвета – часть которых может уже не работать даже в новой свежекупленной гирлянде.

Самым распространённым дефектом является пробой светоизлучающего кристалла, в результате чего светодиод превращается как бы в резистор номиналом в несколько десятков Ом. Внешне это выглядит как погасание одного из диодов в последовательной цепи, остальная часть которой продолжает работать. Любопытно, что после демонтажа из гирлянды и подключения к источнику постоянного тока более 90% таких светодиодов оказываются по-прежнему работоспособными, однако работать в гирляндах уже категорически «отказываются». Видимо, здесь имеет место некий обратимый пробой кристалла сетевым напряжением, происходящий в момент включения гирлянды. Диагностика этой неисправности предельно проста: необходимо всего лишь найти и заменить погасшие светодиоды.

Второй, более редкий вид неисправностей уже знаком нам по гирляндам с лампами накаливания. Это обрыв внутри одного из светодиодов (вероятно, вызываемый броском тока при включении либо бросками напряжения в сети при работе сторонних электроприборов). Диагностика (поиск проблемного светодиода) делается полностью аналогично описанному в предыдущей статье, с использованием специальной отвёртки-индикатора электрического поля. Однако в данном случае процесс несколько затруднён из-за того, что световых точек в цепи намного больше (30-60 вместо 18-25 у ламп накаливания), диагностируемые элементы несъёмные, а отклик индикатора отвёртки менее уверенный.

Наконец, третий вид неисправностей светодиодных гирлянд связан с применяемыми в них контроллерах световых эффектов. Проще говоря, надёжность этих контроллеров оставляет желать лучшего Smile Наиболее слабым местом контроллера является выпрямительный диодный мост, запитывающий всю схему. По непонятной причине этот мост чаще всего состоит из очень слабых диодов с напряжением пробоя всего 250В. Казалось бы, это выше номинального напряжения сети, однако не будем забывать и о выбросах напряжения, создаваемых при подключении и отключении разных нагрузок! Например, бросок напряжения самоиндукции, вызванный отключением люминесцентного светильника с дросселем, способен гарантированно привести в полную негодность контроллер гирлянды, включённой в ту же или соседнюю розетку.

При пробое одного или нескольких диодов моста на плате контроллера также перегорает предохранитель, выполненный в виде специальной тонкой дорожки. Данные дефекты, на первый взгляд, несложно устранить, однако практика показывает, что при этом также выходит из строя сама микросхема-контроллер (за характерную форму называемая «каплей»), найти замену которой практически нереально. Так что ремонт гирлянды с пробитым контроллером вряд ли имеет смысл, и её лучше использовать на запчасти. Тем более что запасные диоды нужного типа также очень сложно раздобыть.

Итак, мы установили «виновника аварии» – неработающий светодиод, и теперь его нужно заменить. Расскажем немного о процессе демонтажа. Как мы уже говорили, каждый диод в гирлянде обычно находится внутри двух термоусадочных трубок: прозрачной (внутренней) и прозрачной либо непрозрачной (внешней):


Вначале аккуратно разрежем бритвой и снимем внешнюю трубку:

Мы видим светодиод, находящийся во внутренней трубке, между выводами которого находится специальная изолирующая прокладка Н-образного сечения. Теперь нужно аккуратно разрезать бритвой эту внутреннюю трубку, не повредив при этом изолирующую прокладку (она нам ещё понадобится). Снимаем прозрачную трубку:

Теперь мы получаем доступ к выводам светодиода, к которым припаяны провода гирлянды, и можем его демонтировать. Нетрудно разглядеть, что светодиоды в гирляндах используются специальные, с так называемой вогнутой (рассеивающей) линзой на корпусе. Хорошо, если в наличии есть запасные такие диоды или гирлянда-донор. Но что делать, если ничего этого нет? В продаже чаще всего встречаются светодиоды такого же цвета свечения и диаметра, но с выпуклой (концентрирующей) линзой (слева):

Таким образом, наша задача – адаптировать доступный в продаже диод к использованию в гирлянде. Для этого сначала спилим выпуклую часть линзы напильником или отрежем её при помощи электроинструмента типа Dremel:

Теперь наш светодиод даёт рассеянный свет, однако при взгляде сбоку он будет казаться практически негорящим. Чтобы получить такой же эффект, как даёт вогнутая линза, сделаем в середине плоской торцевой части корпуса выемку (для этого можно использовать сверло или точильный камень):

Теперь мы получили практически полный самодельный аналог «гирляндного» светодиода:

Сейчас необходимо укоротить его выводы по образцу демонтированного светодиода, припаять к ним провода гирлянды (при этом очень важно соблюдать оригинальную полярность!), вставить между ними уже знакомую нам Н-образную прокладку:

и затянуть получившуюся конструкцию в новую термоусадочную трубку. Для светодиодов диаметром 5мм подходят трубки с исходным диаметром 5, 6 и 8мм (последний вариант даёт достаточно толстое обрамление вокруг корпуса диода). Цвет трубки желательно подбирать в соответствии с исходным цветом для данной гирлянды, однако можно поступить и наоборот – нарочно выделяя заменённые диоды:

Мероприятие по замене вышедших из строя светодиодов имеет смысл для особенно дорогих и красивых гирлянд. В этом случае, меняя изначальные китайские диоды на фирменные, появляется шанс заметно продлить жизнь такой гирлянде. При этом внешне такая замена остаётся практически незаметной, так как заменённые светодиоды светят точно так же, как оригинальные:

Наша практика показывает, что из нескольких десятков однажды заменённых в гирляндах светодиодов за прошедшее с этого момента время ни один не вышел из строя повторно. Следовательно, главной причиной выхода из строя «родных» диодов является низкое качество оригинальных китайских комплектующих.

Автор: Dominique, опубликовано: 30.12.18
(1)

Комментарии

Думаю, что ещё одна причина быстрого выхода из строя - завышенный ток.

В моей самопальной гирлянде из игрушек с подсветкой ток 20 мА (ибо часть игрушек подсвечена лампочками СМН-6,3-20) упорно дохнут диоды в двух игрушках. Другие диоды, купленные ранее, держатся.

В то же время также самодельные гирлянды с током диодов 8-9 мА живут уже третий НГ без проблем.

 

Поэтому при ремонте целесообразно снизить ток через диоды. Он должен быть не более 15 мА.

Так это тогда не завышенный ток, а конкретный брак светодиодов. Ибо 20мА – это совершенно рядовой номинальный ток, который к тому же вполне допустимо превышать на +20%, не говоря уже о том, что в импульсе диод обязан держать все 60мА. Получается, что не держат.

А снижать ток означает снижать и яркость, она падает гораздо быстрее тока.

Что бы не заявляли китайцы, но по факту 20 мА - это предельно допустимый.

А вообще китаёза любит выдавать допустимый импульсный за номинальный. Особенно это касается более новых.

То есть тут по всей видимости не брак, а просто снижение качества (видимо, в целях удешевления).

Поэтому как минимум двукратный запас продляет жизнь деталям.

 

Яркость конечно снижается, но мне например, она показалась вполне достаточной при токе 8 мА. Где-то видел зависимость светового потока от тока, она была линейная.